Installation de conversion de courant électrique. La présente invention se rapporte à une installation de conversion de courant élec trique au moyen de tubes à vapeur métal lique.
Pans les installations de ce genre, il peut se présenter des défauts de commutation con nus sous le nom d'ares persistants, qui, sou vent, sont éteints en interrompant simple ment le potentiel de la tension d'amorçage. Par suite du développement récent des con vertisseurs à ignitron, on a produit des tubes capables de supporter des courants beaucoup plus élevés et il en résulta l'emploi d'écrans anodiques pour provoquer la désionisation de l'espace voisin des anodes.
En dépit de ce moyen de désionisation, lorsqu'il se produit des courants élevés, les tubes peuvent parfois s'allumer spontanément par suite d'un défaut ou d'un arc persistant dans un tube voisin, même lorsque les impulsions d'amorçage ont été interrompues. De ces défauts peuvent ré sulter des courants s'élevant à un multiple du courant de charge normal, de sorte que les transformateurs et le reste de l'équipement raccordé sont soumis à de fortes surcharges.
L'installation suivant L'invention com prend plusieurs tubes à vapeur métallique pourvus chacun d'une électrode d'amorçage et d'un écran anodique, une source de potentiel de commande polyphasée, un dispositif de dé formation d'ondes alimenté par cette source pour exciter périodiquement et successive ment les électrodes d'amorçage, une source de potentiel. à courant continu, des moyens pour appliquer le potentiel du courant continu aux écrans anodiques, un transformateur ali menté par la source de potentiel de com mande et des moyens pour appliquer le po tentiel du transformateur aux écrans ano diques, cette installation étant caractérisée par des relais à action rapide fonctionnant en dé pendance d'un défaut dans l'installation de conversion, afin de désexciter le transforma teur et le dispositif de déformation d'ondes.
Une forme d'exécution de l'objet de l'in vention est représentée, à titre d'exemple, an dessin annexé, dont la figure unique repré sente un schéma des connexions de l'instal lation.
Dans la forme d'exécution représentée, un circuit à courant alternatif 10 et un circuit à courant continu 11 sont reliés ensemble au moyen d'un transformateur redresseur poly phasé 12 ayant des bornes de phase 1 à 6; le courant passant entre le circuit 10 et 11 est réglé au moyen d'un certain nombre de tubes à amorçage 1a à 6a, chacun des tubes com portant une anode 14, une cathode 15, une électrode d'amorçage 16 qui reste en contact avec la cathode 15, et un écran anodique 17 disposé autour de l'anode 14, tous ces organes étant enfermés dans un récipient hermé tiquement étanche 18.
Le circuit de réglage des tubes à vapeur métallique comporte un générateur d'impul sions pour fournir des impulsions pério- diques aux électrodes d'amorçage 16 et un circuit de tension de polarisation pour appli quer des potentiels de commande aux écrans anodiques 17.
Afin d'assurer l'application effective d'un potentiel négatif en cas d'arc persistant, on a prévu lui circuit de polari sation comportant une source de potentiel à courant continu reliée en série avec une source de potentiel à courant alternatif, celle- ci étant, de préférence, sous la forme d'un transformateur 20 ayant un enroulement se condaire 21 couplé en étoile et la source de po tentiel à courant continu étant reliée au point neutre 22 de l'enroulement 21 et aux cathodes 15 des tubes à vapeur métallique 1a à 6a.
Un relais d'inversion de courant à action rapide est adjoint au circuit à courant con tinu et actionne. un dispositif interrupteur pour l'alimentation du générateur d'impul sions et de la source de tension préalable à courant alternatif à partir d'une source de courant alternatif ayant la même fréquence que celle du potentiel appliquée aux tubes à vapeur métallique.
Comme générateur d'impulsions, on utilise de préférence un générateur à crête du type à déformation d'ondes. Ce générateur à crête comporte un transformateur 30 dont les en roulements de phase secondaires 31 sont sé parés les uns des autres, les bornes opposées 1b à 6b de ces enroulements de phase 31 étant reliées aux électrodes d'amorçage 16 des tubes électroniques 1a à 6a, la forme d'onde appli quée à l'électrode étant déterminée par un circuit de déformation d'ondes comportant une impédance 32, un condensateur 33 bran ché en dérivation,
et une réactance saturable 34 qui produit un potentiel de courant alter natif ayant des crêtes opposées d'une durée relativement courte.
Des conducteurs à conductibilité élec trique asymétrique, par exemple des redres seurs à oxyde de cuivre 35, sont branchés en série avec chacune des électrodes d'amorçage, de sorte que l'onde de débit du circuit de déformation d'ondes est sélectivement appli quée aux électrodes d'amorçage 16. La con nexion de retour du circuit est établie par un conducteur à conductibilité électrique asymé trique 36, branché en dérivation par rapport à l'électrode d'amorçage 16, et un redresseur 35, branché en série avec l'électrode d'amor çage du tube opposé de la paire.
Comme source de potentiel à courant con tinu, on a prévu un redresseur à pleine onde 40 alimenté à partir de la source du potentiel de commande, un condensateur 41 étant relié aux bornes de débit pour stabiliser le poten tiel de débit à courant continu.
Ce potentiel de débit peut, en outre, être stabilisé an moyen d'une résistance 42 rac cordée en parallèle sur les bornes de débit du redresseur à pleine onde 40. Le potentiel de débit du redresseur à pleine onde 40 est alors appliqué entre les cathodes 15 des tubes à vapeur métallique et le point neutre 22 de l'enroulement secondaire 21 du transfor mateur de tension alternative 20.
Pour commander l'application du trans formateur de polarisation 20 et du générateur d'impulsions, on a prévu un relais à action rapide 45 du type à barre de compensation branché dans le circuit à courant continu 11 et actionnant un mécanisme contacteur qui commande la connexion du générateur d'im pulsions et du transformateur de polarisation 20 avec toute source d'alimentation en cou rant alternatif appropriée. En cas d'arc per sistant dans le convertisseur, le relais 45 libé rera l'armature 46 du dispositif de commande 47, et le ressort 48 ouvrira les contacts 49 à haute vitesse.
En pratique, un relais à barre de compensation de ce genre ouvrira ces con tacts en une très petite fraction de seconde; clé cette manière, les impulsions d'amorçage seront empêchées d'arriver aux tubes sans dé faut avant que ces derniers aient une chance de se remettre en fonction après l'apparition d'un arc persistant. En même temps, le po tentiel de courant alternatif sera coupé des écrans anodiques 17 et le potentiel à courant continu restera appliqué pour prévenir un autoallumage de tout tube n'ayant point de défaut.
En même temps, le relais à courant continu à action rapide 72 qui est, de préfé rence, du type à barre de compensation, s'ou- vrira de la même manière que celle qui a été décrite pour le relais 45, pour couper le cou rant continu de tout tube subissant un arc persistant, de sorte que cet arc sera éteint.
En cas de court-circuit, on emploie un re lais d'inversion de courant maximum à ac tion rapide 55 dont les contacts 56 sont reliés en série avec les contacts 49 du relais à barre de compensation 45. Le relais d'inversion de courant 55 est alimenté par un transformateur 57 branché sur les conducteurs d'amenée du courant alternatif au convertisseur. De pré férence, le redressement du débit du trans formateur (le courant 57 est effectué an moyen d'un redresseur à pleine onde 58 aux bornes duquel est connectée une impédance de charge 59. L'impédance de charge 59 est ré glable, de manière que le potentiel de com mande appliqué à la bobine de commande du relais 55 peut être varié.
Pour assurer un fonctionnement sûr de l'installation de commande, il est désirable de choisir certaines valeurs de potentiel. Si l'on utilise un circuit de déformation d'ondes pré sentant des constantes clé circuit s'adaptant à la pratique industrielle, les potentiels des phases lb à 6b du transformateur d'impul sions 30 doivent être en avance d'environ 150 par rapport aux potentiels appliqués aux anodes principales 14 des tubes 1a à 6a.
De même, les potentiels des phases 1e à 6c de la source de courant alternatif de polarisation 30 doivent être en avance d'environ 30 à 90 par rapport aux potentiels appliqués aux tubes principaux l a à ça, de sorte que les im pulsions d'amorçage et l'application de po tentiel de commande à l'écran anodique 17 se produisent au moment exact pour faciliter la commutation entre les tubes opérant succes sivement.
I1 est, en outre, désirable de calculer les caractéristiques de résistance du circuit de polarisation, de manière qu'en cas d'arc per sistant, un potentiel de polarisation constant de courant continu soit appliqué aux écrans anodiques 17. En pratique, on a trouvé qu'un potentiel de courant continu d'environ 200 volts stabilisé par une résistance clé 200 ohms et un condensateur de 1000 microfarads pro duira une tension aux bornes exacte à condi tion que l'enroulement secondaire ait une ten sion de phase d'une valeur effective de 220 volts. On a également trouvé désirable d'uti liser des résistances de limitation de courant 61 d'environ 1000 ohms dans chacun des con ducteurs de polarisation pour régler le cou rant qui pourrait autrement contrecarrer le potentiel des sources de polarisation.
Dans le fonctionnement de l'installation décrite, une inversion de courant dans la ligne 11 passant par -le relais 45 produira un flux dans le noyau qui neutralisera le flux passant normalement par l'armature 46, de sorte que cette armature n'est plus attirée suf fisamment pour s'opposer à L'action du ressort 48 qui ouvre alors les contacts 49. La masse des éléments 46, 47 et 49 est faite aussi petite que possible pour en réduire l'inertie et, par conséquent, obtenir une action rapide. Si le relais 45 ne fonctionne pas ou en cas de court-circuit ou défaut produisant un courant anormalement élevé, le transformateur de courant 57 excitera le relais à grande vitesse 55 et ouvrira les contacts 56.
Par suite de l'ouverture de l'un des contacts 49 ou 56, l'ali mentation des transformateurs sera coupée, de façon à supprimer la polarisation à courant alternatif des écrans, en y laissant la polari sation négative à courant continu pour pré venir la mise en fonction de toute anode ne conduisant point de courant et, en même temps, les impulsions à l'électrode d'amorçage sont annulées de façon à éteindre de manière efficace l'arc de défaut; aussitôt que l'ioni sation a été dissipée, le convertisseur peut. être remis en service.